Une coopération pour des batteries plus vertes
Max-Planck développe des batteries sodium-soufre en collaboration avec le fabricant australo-britannique de batteries Gelion
Les batteries sodium-soufre pourraient résoudre un problème de la transition énergétique : elles devraient permettre de stocker l'électricité produite par les éoliennes et les panneaux photovoltaïques de manière économique et respectueuse de l'environnement. En effet, le vent et le soleil ne fournissent pas toujours de l'énergie au moment où l'on en a le plus besoin. Cependant, la durée de vie des batteries sodium-soufre est encore limitée. Une équipe dirigée par Markus Antonietti, directeur de l'Institut Max-Planck pour la recherche sur les colloïdes et les interfaces, a toutefois développé entre autres un matériau cathodique à base de soufre et de carbone qui prolonge considérablement la durée de vie et rend les batteries plus performantes.
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Soutien à la recherche et licences exclusives
Aujourd'hui, l'Institut Max Planck pour la recherche sur les colloïdes et les interfaces a conclu un contrat de coopération avec le fabricant australo-britannique de batteries Gelion afin de poursuivre le développement des matériaux soufre-carbone pour une large application industrielle. "Nous sommes ravis de collaborer avec Gelion pour commercialiser notre technologie révolutionnaire de batterie au soufre", a déclaré Markus Antonietti, directeur à l'Institut Max Planck pour la recherche sur les colloïdes et les interfaces. "Ensemble, nous voulons proposer des solutions énergétiques abordables, durables et performantes pour répondre aux besoins mondiaux".
L'accord de coopération prévoit que Gelion subventionne la recherche correspondante à l'Institut Max-Planck pour la recherche sur les colloïdes et les surfaces limites à hauteur de 600 000 euros pendant trois ans et qu'en contrepartie, il puisse accorder des licences exclusives sur les brevets résultant de la recherche. Dans le cadre de cette coopération, Markus Antonietti conseillera en outre Gelion sur le développement de batteries sodium-soufre. Enfin, l'Institut Max Planck pour la recherche sur les colloïdes et les surfaces limites formera des scientifiques auxquels une carrière sera ensuite ouverte chez Gelion. "Cela signifie que nous nous sommes engagés dans un voyage long mais prometteur - des tests en laboratoire de la taille d'une pièce de monnaie aux batteries stationnaires de grande taille comme alternative aux batteries au lithium traditionnelles", explique Markus Antonietti.
Les nanomatériaux soufre-carbone emprisonnent des polysulfures nocifs
Les batteries lithium-ion constituent certes toujours l'étalon-or de la technologie des batteries, mais le lithium est une denrée rare et son utilisation est liée à des dommages écologiques considérables : de l'extraction à forte consommation d'énergie à l'élimination de résidus toxiques en passant par le traitement. Le sodium et le soufre, en revanche, sont abondants, peu coûteux et bien plus inoffensifs pour l'environnement que certains composants des batteries lithium-ion. Le sodium - on pense au sel de cuisine ordinaire - peut être extrait de l'eau de mer ou des gisements de sel. Le soufre est un sous-produit de l'industrie pétrolière et gazière.
Cependant, les batteries sodium-soufre souffraient jusqu'à présent d'un problème technique appelé "polysulfide shuttling" - ce processus génère des polysulfures solubles qui peuvent migrer entre les électrodes et ainsi endommager la batterie et réduire sa durée de vie. C'est précisément à ce problème que pourraient remédier les matériaux soufre-carbone développés dans le département de Markus Antonietti. En effet, ils sont traversés par des nanopores qui emprisonnent les polysulfures. Ainsi, une batterie de test a conservé 80 pour cent de sa capacité initiale après 1 500 cycles de charge et de décharge. En outre, les nanomatériaux permettent d'utiliser plus de 99 pour cent du soufre pour le stockage de l'énergie, augmentant ainsi la densité énergétique déjà élevée d'une batterie sodium-soufre. "Le soufre a toujours permis d'obtenir une densité énergétique élevée, mais il y avait des problèmes de performance et de durée de vie", explique John Wood, CEO de Gelion. "En combinant les approches de Gelion et de Max-Planck, nous avons maintenant le potentiel d'optimiser les trois propriétés dans une cellule".
Gelion construit les premiers prototypes
Jusqu'à présent, Gelion a surtout travaillé sur des batteries lithium-soufre, qui pourraient également être plus durables et plus performantes grâce aux matériaux Max-Planck. Désormais, l'entreprise va également se lancer dans le développement de batteries sodium-soufre et construit actuellement un prototype 100 fois plus grand que la cellule de la taille d'une pièce de monnaie du laboratoire Max Planck. "Ensemble, Gelion et l'Institut Max Planck ont des capacités exceptionnelles", déclare Thomas Maschmeyer, fondateur et directeur de Gelion. "Nous pouvons ainsi développer un stockage d'énergie économique et sûr, qui présente des caractéristiques de performance extrêmement attrayantes et utilise certains des éléments les plus disponibles - le carbone, le sodium et le soufre".
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